Descrizione della commessa "Teoria, simulazione e progetto assistito dal calcolatore di materiali nanostrutturati (MD.P06.025)"

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  • Descrizione della commessa "Teoria, simulazione e progetto assistito dal calcolatore di materiali nanostrutturati (MD.P06.025)" (literal)
Strumentazione
  • 1.presso la SISSA di Trieste: cluster Linux Cerbero. Si tratta di un cluster linux di circa 200 cpus. La piattaforma è composta da diversi tipi di CPU (Opteron AMD a 64bit in configurazione dual e single core e Intel a 64 bit). Un sottoinsieme di nodi è connesso con rete veloce myrinet ed è particolarmente adatto per codici paralleli \"thightly coupled\". 2. presso il laboratorio ELETTRA: Briareo un cluster dotato di 58 CPUs P3 1.4Ghz interconnesse con rete myrinet. La piattaforma anche se obsoleta nelle CPU, grazie alla sua rete ad alta velocità riesce ancora ad essere efficiente su codici \"tightly coupled\" e quindi a fornire una discreta potenza di calcolo. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Il tema principale di ricerca è la simulazione su scala atomica di processi fisici e chimici che determinano le proprietà di materiali nanostrutturati rilevanti in vari campi della tecnologia. In questo contesto, le tematiche che ci proponiamo di svolgere riguardano lo studio su scala atomica mediante metodi numerici delle proprietà elettroniche e strutturali che sono alla base dei seguenti fenomeni e sistemi fisici:la catalisi eterogenea su superfici di materiali metallici, semiconduttori e ossidi;le interazioni tra molecole organiche e superfici metalliche; i nanomagneti molecolari e le loro proprietà magnetiche; le nanostrutture a base di carbonio; le eterostrutture per dispositivi microelettronici e di materiali dielettrici e ferroelettrici; nanofili e nanocontatti metallici; i fenomeni di lubrificazione, attrito e capillarità. Queste attività a carattere applicativo saranno affiancate dallo sviluppo di nuovi metodi teorici per la descrizione di spettrocopie di emissione e assorbimento, dei fenomeni di trasporto e polarizzazione elettrici. Infine, ognuna delle attività precedenti sarà arricchita e coadiuvata dallo sviluppo di software scientifico per la simulazione di materiali (literal)
  • Il tema principale di ricerca è la simulazione su scala atomica di processi fisici e chimici che determinano le proprietà di materiali nanostrutturati rilevanti in vari campi della tecnologia.Le tematiche che ci proponiamo di svolgere riguardano lo studio su scala atomica mediante metodi numerici delle proprietà elettroniche e strutturali che sono alla base dei seguenti fenomeni e sistemi fisici: la conversione di energia solare in energia elettrica (fotovoltaico) e chimica (fotosintesi artificiale); la catalisi eterogenea su superfici metalliche, di semiconduttori e ossidi;le interazioni tra molecole organiche e superfici metalliche; le nanostrutture a base di carbonio; le eterostrutture per dispositivi microelettronici e di materiali dielettrici e ferroelettrici; nanofili e nanocontatti metallici;i fenomeni di lubrificazione, attrito e capillarità.Queste attività a carattere applicativo saranno affiancate dallo sviluppo di nuovi metodi teorici (a forte carattere multiscala) per la descrizione di spettrocopie di emissione e assorbimento, dei fenomeni di trasporto e polarizzazione elettrici, delle interazioni deboli (van der Waals).Sviluppo di software scientifico (Quantum ESPRESSO (literal)
Competenze
  • - Strumentazione (dispositivi, apparecchiature o impianti utilizzati per lo svolgimento delle attività) elcid (eXact lab / CNR-IOM Democritos) HPC cluster The system is composed by an HP blade system providing 8 blade server. Each blade is equipped with 4 AMD 6376 CPUS with 16 cores. The total number of computational cores is therefore 512. The platform is complemented by two I/O servers which provide a 15 TB Lustre parallel file system. There is also a computational node equipped with GPGPU to run GPU-enabled scientific codes. The platform is designed to be modular and easily expandable (literal)
Obiettivi
  • Ingegnerizzazione assistita dal computer di: catalizzatori nanostrutturati, nuovi materiali per la conversione di energia solare in energia elettrica e chimica, nanomagneti molecolari, nanostrutture a base di carbonio, materiali per la spintronica, dielettrici, piezoelettrici e ferroelettrici, nanofili e nanocontatti metallici. Modellizzazione di nanostrutture organiche funzionalizzate su superfici metalliche e descrizione dei fenomeni di attrito alla nanoscala. Sviluppo di tecniche innovative per la modellizzazione delle spettroscopie ottiche in materiali nanostrutturati. Attività di collaborazione tra teoria ed esperimento mediante un gruppo di teoria e simulazione numerica della materia su scala nanometrica presso il Laboratorio ELETTRA (Trieste). Realizzazione, manutenzione e distribuzione di software per la simulazione quantistica della materia su scala nanometrica. Sviluppo di metodologie avanzate per il calcolo scientifico ad alte prestazioni su architetture parallele (parallel computing) e distribuite geograficamente (GRID computing). (literal)
  • Ingegnerizzazione assistita dal computer di: catalizzatori nanostrutturati, nanomagneti molecolari, nanostrutture a base di carbonio, materiali per la spintronica, dielettrici, piezoelettrici e ferroelettrici, nanofili e nanocontatti metallici. Modellizzazione di nanostrutture organiche funzionalizzate su superfici metalliche e descrizione dei fenomeni di attrito alla nanoscala. Sviluppo di tecniche innovative per la modellizzazione delle spettroscopie ottiche in materiali nanostrutturati. Costituzione di un gruppo di teoria e simulazione numerica della materia su scala nanometrica presso il Laboratorio ELETTRA (Trieste). Realizzazione, manutenzione e distribuzione di software per la simulazione quantistica della materia su scala nanometrica. Sviluppo di metodologie avanzate per il calcolo scientifico ad alte prestazioni su architetture parallele (parallel computing) e distribuite geograficamente (GRID computing). (literal)
Stato dell'arte
  • Lo sviluppo di tecniche sperimentali con risoluzione atomica, di tecnologie informatiche, di teorie e di metodi per la simulazione numerica dei materiali ha reso possibile la precisa caratterizzazione di materiali nanostrutturati, permettendo in linea di principio la loro funzionalizzazione. La teoria e la simulazione numerica diventano quindi strumenti fondamentali per la conoscenza scientifica di base dei nanosistemi e quindi per la loro ingegnerizzazione mirata all'applicazione tecnologica (literal)
Tecniche di indagine
  • Simulazione numerica di materiali e sistemi biologici mediante teorie quantistiche e potenziali interatomici classici. (literal)
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